基于模糊逻辑的汽车传动试验台测控系统研究

黄耀兴，曾昭炜

（西华大学，四川 成都 610039）

0 引言

汽车传动试验测控系统可类比为传动试验中的神经系统，汽车传动试验台能够有效应用于汽车传统系统疲劳寿命和扭振特性的测试当中。同时汽车传动试验台中的测控系统随着试验的需要科学处理收集到的信息，随后进行储存显示等工作，还能输出控制信号，让试验台进行科学测试。本文就此以汽车传动试验台为核心进行了简要的分析。

1 模糊控制基础理论

1.1 模糊逻辑基础

在传动试验台等大部分基于模糊逻辑的实际应用系统中，可以接收信息的主要包括两种渠道，分别是专家语言信息和传感器中的信息，而所收集到的数据信息通常也是通过数字3.5，3，2，5，0等进行表示，语言信息则是表示为非常小、中等、中、大等文字代替。在传统控制方法下，还无法将模糊语言信息应用到系统当中，只能通过具体的信息来表示，同时操作人员一般情况下所使用的也是经验积累下的信息，并通过模糊语言表达出来[1]。模糊语言所表达的核心内容是模糊规则与模糊推理，模糊规则其实就是将那些概念模糊的语法规则共同组成一定的语句，就是模糊语句。比如今天太阳比较大，则气温有所提升；今天天气很热等。同时模糊规则也是人们根据自身的经验总结出来的模糊条件所组成，比如若，则等。模糊推理顾名思义就是通过模糊理论来推理验证，例如模糊条件当中，假如A和B，那么C这一模糊条件当中，模糊关系就是已经给出的A与B能够获得C，那么对于任何A中的a和B中的b来说，都可以遵循模糊关系推理出C中包含c。

1.2 模糊控制基础

大部分模糊控制系统都包含测量设备、被控制对象、执行部件、输入和输出的接口以及模糊控制器等五种内容组成。同时其中的模糊控制器又包含模糊接口、推理机、知识库、模糊化输入量接口等四种内容。模糊化接口的主要功能就是将所输入进去的精确值转化成一种模糊值。知识库则包括规则库和数据库两部分。假如数据库论域是连续状态的，那么就是一种隶属度函数。规则库也就是所有的模糊控制规则。推理机就是将模糊量输入进模糊控制系统当中，随后由知识库根据所给的信息进行模糊处理。并得出模糊关系的方程式，得到模糊控制中的功能内容。模糊接口就是能够将模糊值转化成一种清晰的量。

模糊控制器的设计过程主要包含四个步骤，第一是参考控制系统具体需要，明确输出变量和所输入的变量，并明确模糊控制系统的内部组成[2]。第二是对所有的变量进行模糊处理，也就是明确不同变量之间的论域，随后制定相对应的隶属函数值。第三个步骤就是建立模糊控制算法或是模糊控制规则，随后一项步骤就是建立模糊方法并进行模糊推理。

2 汽车传动试验台测

2.1 整体显示测试

在汽车传动试验中，测试本来就是控制的一部分。为了证明测试过程中是否能够正常运转，是否满足汽车传统试验需求，从而开始整体显示测试。具体试验过程如下，首先是启动测控系统电源以及风冷、油冷、排气系统，，并进入测控系统控制界面，其次是将自动变速换挡调试到N挡，并开启发动机，将换挡手柄调到D挡，随后汽车传动试验台就会正式开始运行，并促进试验台增加负载。随后将测控程序启动，对整体显示进行具体测试，最后就是在结束测试工作后，将测控程序关闭，并卸去试验台测功机中的负载，将发动机关闭，等到试验台正式停止后在将换挡手柄推到P挡状态，并将冷却系统和排气系统全部关闭，试验完成。在测控系统验证过程中，主要是通过对比分析测功机显示数据、动力总成仪表显示数据和测控系统所获得的数据信息，以及通过对比分析输出加速踏板开度和CAN总线中的加速踏板开度来进行验证的，从而证明测控系统中的测试功能。

对于测控系统中的提出的第一个要求就是对汽车动力总成状况进行全面检测，并对整车车速、机油温度、发动机加速踏板的整体开度、变速器转速输入、冷却水温度以及输出转速等进行测量，由于从仪表盘的转速中能够直观地看出动力总成数据，因此可以通过转速验证CAN总线数据收集工作。在加速踏板整体开度处于百分之五和百分之零的状态下，测控程序中所得到了发动机转速和汽车仪表盘中的显示转速基本保持相等。符合测控系统标准。测控系统中的第二种要求就是要测试试验台中的传动轴扭转振动状况。经过实验发现，传动轴扭矩噪声比较小的时候就是处于静止状态的时候，同时在手动状态下拥有较高的灵敏度。对于测控系统所提出的第四种要求就是需要具备较高的测量精度，测速信号应该具有较强的实时性，可以有效控制动力总成。

在试验过程中发现CAN总线中的加速踏板开度与测控系统所测量的开度尺寸存在一定的差异，出现这种现象的原因可能是因为在前面测量过程中出现误差，或是电压输出和实际值之间存在一定差异所造成的。为了尽量避免误差对测控系统的影响，可以对加速踏板的输出电压进行相应的校准试验。也就是重新进行标定。标定就是在掌握传感器的输入和输出关系后，通过标准器具来为设备标度。在标定后就能收获相应的静态曲线，并明确电压输出量和被测物理量两者的关系，在计算后获得相应的线性系数，可以应用到信息收集系统当中。

2.2 Tip-In/Out试验

Tip-In/Out试验主要是用来判断汽车的驾驶平顺性，能够有效测试出汽车传动系统的抖动情况。汽车的试验过程中会发出一种低频振动，频率大概为2到10赫兹，这种振动频率能够和人体内部的各种敏感器官发生共振现象，从而增加乘坐人员的身体负担[3]。并且在汽车处于加速运动状态时，汽车的换挡过程还会造成另一种冲击，从而让人们感受到一种不适之感，通常会通过换挡冲击度进行判断和评价。冲击度其实就是汽车在纵向加速过程中所产生的变化状况。具体试验过程如下，首先是启动测控系统电源以及风冷、油冷、排气系统，并进入测控系统控制界面。其次是将自动变速箱中的换挡手柄调到N挡左右，开启发动机，把换挡手柄调到D挡，随后汽车传动试验台就会正式开始运行，并提高试验台中的测控机负载。接着启动测控程序，启动手动控制子程序，让试验台中的加速踏板提升负载百分之四十，在试验台中的车速超过每小时三十千米的时候，让试验台中的加速踏板快速增加或释放，并等待试验台中车速测量值达到目标值[4-5]。最后在试结束后将试验台中的测功机负载卸去，并将发动机关闭，等到试验台停止运行后将换挡杆调到P挡，并将其中的冷却系统和排气系统等全部关闭，最后试验完成。

2.3 车速控制试验

在试验台中可以根据具体的试验要求，进行扭矩加载，从而将汽车实际运行过程中所受到的阻力状况模拟出来。测控系统应该能够对汽车的动力总成进行有效控制，从而让汽车能够实现加速、减速或是匀速等动作。通过模糊控制来操控加速踏板，能够掌握踏板的开度，从而让汽车实现加速、减速和匀速运动[6]。想要汽车减速，可以将加速踏板设置到零，由于此次的汽车传动试验台中并不具备刹车系统，因此测功机对于道路阻力负载只能进行加载活动，无法根据现实要求额外增加负载。为了证明测控系统能够操控汽车进行匀速和加速运动，文章中制定了匀加速和阶跃加速试验。

具体试验过程如下，首先是启动测控系统电源以及风冷、油冷、排气系统，并进入测控系统的控制界面，随后将自动变速箱中的换挡手柄调到N挡，并开启发动机，把换挡手柄调到D挡，在汽车传动试验台开始运转后，增加试验台中测功机的整体负载[7]。接着启动测控程序和控制板块，开始匀加速试验和阶跃加速试验。最后是在结束后，卸去试验台中测功机的整体负载，并将发动机关闭，等到试验台停止运转后，将其中的换挡杆调整到P挡，并将冷却系统、排气系统等全部关闭。最后结果发现，在进行阶跃加速试验时，拥有较强的模糊控制超调量，同时还存在比较大的稳态误差[8-9]。假如所进行的是稳态匀速试验，和模糊控制状态下所产生的误差相比，手动调节状态下的加速踏板中的开度值就会保持一个平稳的误差[10]。

3 结论

综上所述，本文主要将汽车传动试验台作为主要对象进行研究，介绍了模糊控制相关理论，重点描述了传动试验台的几种试验，并对其中车速控制试验模糊控制效果进行了具体分析[11]。通过传动试验台对汽车进行科学的测控，得出准确的数据，对于汽车行业具有很大实际意义。